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熱核兵器、核融合兵器、または水素爆弾（H爆弾）は、核融合を利用した第二世代の核兵器です。これまでに作られた中で最も破壊的な兵器であり、その威力は通常、第一世代の核兵器の20倍を超え、質量と体積の要件ははるかに低くなっています。核融合反応の特性により、非核分裂性の劣化ウランを兵器の主燃料として使用することが可能になり、希少な核分裂性物質をより効率的に使用できるようになります。その多段階設計は、より単純なブースト型核分裂兵器における核融合の使用とは異なります。最初の本格的な[ a ]熱核実験（アイビー・マイク）は1952年に米国によって実施され、それ以来、この概念は少なくともNPTで認められている5つの核兵器保有国、すなわち米国、ロシア、英国、中国、フランスによって採用されています。[ 1 ]
すべての熱核兵器の設計は、テラー・ウラム構成であると考えられている。これは放射線爆縮に依存しており、一次段階である核分裂爆弾の爆発から発生するX線が、熱核燃料（主に重水素化リチウム6）を含む別の核融合二次段階を圧縮するために用いられる。爆発中、中性子はリチウム6をヘリウム4と三重水素に変換する。水素の重同位体である重水素と三重水素は、その後、エネルギーと中性子を放出する反応を起こす。このため、熱核兵器はしばしば俗に水素爆弾またはH爆弾と呼ばれる。[ b ]
さらに、ほとんどの兵器は天然ウランまたは劣化ウラン製のタンパーとケースを使用しています。これは高速核融合中性子によって高速核分裂を起こし、総収量と放射性核分裂生成物の降下物の主な原因となっています。[ 2 ] [ 3 ]
1941年には熱核兵器は可能だと考えられており、マンハッタン計画中の基礎研究の対象となっていた。[ 4 ]ソ連による最初の核実験は、多くの元マンハッタン計画科学者の当初の反対にもかかわらず、米国における熱核兵器の全面的な追求を引き起こした。主な貢献者であるエドワード・テラーとスタニスワフ・ウラムにちなんで名付けられたテラー・ウラム構成は、ジョン・フォン・ノイマンの貢献もあり、1951年に概説された。[ 5 ]グリーンハウス作戦は、本格的なマイク実験の前に熱核反応を調査した。
多段階装置はその後、ソビエト連邦 ( 1955 年)、英国 ( 1957 年)、中国 ( 1966 年)、フランス ( 1968 年) によって、ほぼ独立して開発および試験された。[ 6 ]インド[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]イスラエル[ 12 ] [ 6 ]または北朝鮮[ 13 ] [ 6 ]が多段階兵器を保有しているかどうかを判断するのに十分な公開情報はない。パキスタンは多段階兵器を開発したとは考えられていない。[ 10 ] [ 14 ] 1991 年のソビエト連邦の崩壊後、ウクライナ、ベラルーシ、カザフスタンは、ロシア軍の運用管理下から離れることはなかったものの、熱核兵器を放棄した最初で唯一の国となった。 1996年の包括的核実験禁止条約以降、熱核兵器を保有するほとんどの国は、コンピューターシミュレーション、流体力学的試験、弾頭監視、慣性閉じ込め核融合実験などを用いて、核兵器の備蓄と専門知識を維持している。
熱核兵器は、1メガトンTNTを超える爆発を引き起こす唯一の人工的な発生源です。ツァーリ・ボンバは、放射性降下物を減らすためにウランタンパーを鉛に置き換えたにもかかわらず、50メガトンTNT （210PJ ）で爆発した史上最強の爆弾でした[ 15 ] 。 [ 16 ] 50キロトンTNT（210TJ ）を超える出力を得るための最も効率的な設計であり、戦術核兵器の重要性が低下したため、今日、5つの核兵器保有国が配備している核兵器は事実上すべて熱核兵器です[ 17 ] 。その開発は冷戦の核軍拡競争を支配しました。MIRV弾頭のように、その破壊力と高出力を小型化する能力は、核抑止と相互確証破壊を定義づけています。熱核兵器設計の拡張には、わずかな降下物を持つクリーン爆弾や、透過放射線を強化した中性子爆弾が含まれます。それにもかかわらず、設計されたほとんどの熱核兵器（現在の米国と英国のすべての核弾頭を含む）は、高速核分裂からエネルギーの大部分を得ており、高レベルの放射性降下物を引き起こします。[ 18 ]
「熱核」「核融合」「水素」といった形容詞は、主に多段階核兵器を説明する際に用いられる。これらの兵器は、大きな核融合エネルギーを生み出すことができる。これらは放射線爆縮の原理に基づいて作動し、少なくとも5カ国が独自に開発したテラー・ウラム設計と同義である。
「熱核」とは、高温下で原子核が高速衝突することで融合する熱核融合を指します。中性子輸送によって爆発を起こす核分裂兵器とは異なり、熱核爆発の収量は、二次粒子の圧縮時に達成される温度と圧力に直接的に依存します。
これらは、熱核融合を利用するブースト型核分裂装置とは対照的であるが、理論的には約1メガトンに制限された単一ステージ設計を爆発させる。[ 19 ]
その名前とは裏腹に、最も単純で一般的な熱核兵器は、天然ウランまたは劣化ウランのタンパーの高速核分裂によって、その出力の大部分（米国の兵器では80%以上）を得ている。クリーンな熱核兵器（核分裂率10%未満）も実験され、配備された可能性がある。[ 18 ]
テラー・ウラム構成の基本原理は、熱核兵器の異なる部分を段階的に連結し、各段階の爆発によって次の段階を点火するためのエネルギーを得るという考え方である。少なくとも、これは爆縮型核分裂爆弾（「起爆装置」）からなる一次部と、核融合燃料からなる二次部から構成されることを意味する。一次部から放出されたエネルギーは、放射線爆縮によって二次部を圧縮し、その時点で二次部は加熱されて核融合を起こす。このプロセスは、二次部からのエネルギーによって第3の核融合段階を点火することで継続できる。ソ連のAN602「ツァーリ・ボンバ」は、3段階の核分裂・核融合・核融合装置であったと考えられている。理論的には、このプロセスを継続することで、任意の高出力の熱核兵器を製造することが可能となる。核分裂兵器の出力には限界がある。なぜなら、核分裂燃料を1か所に集積できる量には限りがあり、それを超えると偶発的に臨界状態になる危険性が大きくなりすぎるからである。
他の構成要素を囲むのは、第一段階または一次エネルギーを一時的に内部に閉じ込める容器であるホロラウムまたは放射線ケースである。この放射線ケースの外側は、通常は爆弾の外側のケーシングでもあるが、熱核爆弾の構成要素の構成を直接視覚的に確認できる唯一の公開証拠である。さまざまな熱核爆弾の外観を写した多数の写真が機密解除されている。[ 20 ]
主核は標準的な爆縮方式の核分裂爆弾だが、効率を高めるために少量の核融合燃料（通常は重水素：三重水素ガス1：1）で強化されたコア を備えている可能性が高い。核融合燃料は加熱・圧縮されると余剰の中性子を放出し、さらなる核分裂を引き起こす。発射されると、239プルトニウムまたは235ウランの核は、周囲に配置された特殊な従来型高性能爆薬の層によってより小さな球状に圧縮され従来の「原子爆弾」の動力源となる核連鎖反応が開始される
二次炉は通常、核融合燃料とその他の構成要素が何層にも包まれた柱として描かれる。柱の周りにはまず「プッシャー・タンパー」と呼ばれる、ウラン238（238）の厚い層がある。核融合燃料を圧縮するのに役立つ（ウランの場合は、最終的にそれ自体が核分裂を起こす可能性がある）重水素化リチウムまたは鉛が、この層の中に核融合燃料として入っている。重水素化リチウムは、液化トリチウム/重水素ガスよりも兵器化しやすいため、この層の中に入っている。この乾燥燃料は、中性子を照射されると、核融合を起こすことができる水素の重同位体であるトリチウムと、混合物中に存在する重水素を生成する。燃料層の中には、「点火プラグ」と呼ばれる、核分裂性物質（ 239）の中空の柱がプルトニウムまたは235U ) はしばしば重水素ガスで増強される。スパークプラグは圧縮されると核分裂を起こす可能性がある (形状のため、圧縮なしでは臨界質量ではない)。三次が存在する場合は、二次の下に配置され、おそらく同じ材料でできている。 [ 21 ] [ 22 ]
二次核爆発装置と一次核爆発装置を分離するのが中間段です。核分裂を起こした一次核爆発装置は、4種類のエネルギーを生成します。1) 一次核爆発装置を爆縮させる高性能爆薬から発生する高温ガスの膨張、2)元々は爆弾の核分裂性物質とそのタンパーであった超高温プラズマ、3)電磁放射線、4) 一次核爆発装置からのニュートロンです。中間段は、一次核爆発装置から二次核爆発装置へのエネルギー伝達を正確に調整する役割を担っています。高温ガス、プラズマ、電磁放射線、ニュートロンを適切な場所に適切なタイミングで誘導する必要があります。中間段の設計が最適でない場合、二次核爆発装置が複数回にわたって完全に機能しないという「核分裂性物質の不発」が発生しています。キャッスル作戦のキャッスル・クーン核爆発はその良い例です。小さな欠陥により、一次核爆発装置からのニュートロン束が二次核爆発装置を時期尚早に加熱し始め、圧縮が弱まり核融合が起こらなかったのです。
中間段階のメカニズムに関する詳細な情報は、公開されている文献にはほとんど見当たらない。最も優れた情報源の一つは、アメリカのW80弾頭に類似したイギリスの熱核兵器の簡略図である。これはグリーンピースが「デュアルユース核技術」というタイトルの報告書で公開したものである。 [ 23 ]図には主要な構成要素とその配置が示されているが、詳細はほとんどなく、散在する詳細も意図的な省略または不正確さである可能性が高い。それらは「エンドキャップと中性子集束レンズ」と「反射板」とラベル付けされており、前者は中性子を235に導く。U / 239プルトニウムのスパークプラグは、後者がX線反射器を指すのに対し、通常はウランなどのX線不透過性材料で作られた円筒で、両端に一次反射器と二次反射器があります。鏡のように反射するのではなく、一次反射器からのX線束によって高温に加熱され、その後、二次反射器に向かってより均一に広がるX線を放出し、放射性爆縮と呼ばれる現象を引き起こします。アイビー・マイクでは、黒体効果を高めるために、ウランの上に金がコーティングとして使用されました。 [ 24 ]
次に「反射器/中性子銃架」が続きます。反射器は、中性子集束レンズ（中央）と一次弾頭付近の外側ケーシングとの間の隙間を塞ぎます。一次弾頭と二次弾頭を分離し、前の反射器と同じ機能を果たします。約6個の中性子銃（サンディア国立研究所[ 25 ]によるもの）が、それぞれ反射器の外縁から突き出ており、各セクションに片方の端が配置されています。これらはすべて架台に固定され、ケーシングの周囲にほぼ均等に配置されています。中性子銃は、それぞれの銃口の中性子放出端が爆弾の中心軸に向くように傾けられています。各中性子銃から放出された中性子は、中性子集束レンズを通過し、一次弾頭の中心に向かって集束され、プルトニウムの初期核分裂を促進します。「ポリスチレン偏光子/プラズマ源」も示されています（下記参照）。
中間段階について言及した最初の米国政府文書は、2004年に開始された信頼性の高い代替弾頭（RRW）プログラムを宣伝するために、ごく最近になって一般に公開された。図には、RRWの潜在的な利点を部品ごとに説明する説明文が含まれており、中間段階の説明文では、新しい設計により「有毒で脆い材料」と「高価な『特殊』材料…[特別な設備を必要とする]」が置き換えられると述べている。[ 26 ]「有毒で脆い材料」は、その説明に合致し、一次弾頭からのニュートロン束を減速させるベリリウムであると広く考えられている。特定の方法でX線を吸収して再放射する材料も使用される可能性がある。[ 27 ]
「特殊材料」の候補はポリスチレンと「フォグバンク」と呼ばれる物質（非機密コードネーム）である。フォグバンクの組成は機密扱いだが、エアロゲルである可能性が示唆されている。フォグバンクは、W76熱核弾頭とともに初めて熱核兵器に使用され、テネシー州オークリッジのY-12複合施設内の工場でW76用に製造された。W76の生産終了後、フォグバンクの生産は中断された。W76寿命延長計画では、フォグバンクの増産が必要となった。しかし、元のフォグバンクの特性が完全に文書化されていなかったため、製造プロセスを再構築するための大規模な取り組みが行われた。新しいプロセスでは、古いフォグバンクの特性に不可欠な不純物が省略されていた。新旧のバッチを綿密に分析して初めて、その不純物の性質が明らかになった。製造工程ではアセトニトリルを溶剤として使用しており、2006年にフォグバンク工場で少なくとも3回の避難が発生した。アセトニトリルは石油産業や製薬産業で広く使用されているが、可燃性で有毒である。Y-12はフォグバンクの唯一の生産者である。[ 28 ]
上記の説明を簡潔にまとめると以下のようになります。
一次核から二次核へエネルギーがどのように「伝達」されるのかについては、報道機関の間で意見の相違が見られるが、核分裂を起こした一次核から放出されるX線とガンマ線によって伝達されると考えられている。このエネルギーは二次核を圧縮するために利用される。X線がどのように圧力を生み出すのかという重要な詳細は、非公開報道機関の間で依然として議論の的となっている。提唱されている理論は3つある。
密閉されたケーシング内部に大量に放出されるX線光子によって生じる放射圧は、二次粒子を圧縮するのに十分な場合がある。X線や光などの電磁放射線は運動量を持ち、衝突するあらゆる表面に力を及ぼす。太陽光が表面に当たるような日常生活で見られる強度の放射線圧は通常は感知できないが、熱核爆弾で見られるような極めて強い強度では、その圧力は途方もなく大きい。
一般的なサイズと主要な特性がよく理解されている 2 つの熱核爆弾、アイビー マイク実験爆弾と W-61 設計の最新の W-80 巡航ミサイル弾頭変種について、放射圧はアイビー マイク設計では73 × 10 ^ 6 bar (7.3 TPa ) 、 W-80 では1,400 × 10 ^ 6 bar (140 TPa )と計算された。 [ 29 ]
フォームプラズマ圧力は、チャック・ハンセンがプログレッシブ事件の過程で独自に提唱し発表した概念であり、熱核兵器の放射線ケース内のライナーコンポーネントとして特殊なフォームが記載された機密解除文書を発見した研究に基づいている。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
（発泡材を使用した）武器の発射手順は以下のとおりです。
これで核分裂-核融合-核分裂のシーケンスが完了する。核融合は核分裂とは異なり、比較的クリーンである。エネルギーは放出されるが、有害な放射性物質や大量の放射性降下物は放出されない。しかし、核分裂反応、特に最後の核分裂反応では、膨大な量の核分裂生成物と放射性降下物が放出される。例えば、ウラン製のタンパーを鉛製のタンパーに置き換えることで最後の核分裂段階を省略すると、全体の爆発力は約半分に減少するが、放射性降下物の量は比較的少なくなる。中性子爆弾は、できるだけ多くの高速核融合中性子を逃がすために、意図的に薄いタンパーを備えた水素爆弾である。
「フォームプラズマ圧力」というアイデアに対する現在の技術的な批判は、同様の高エネルギー物理学分野の非公開の分析に焦点を当てており、そのようなプラズマによって生成される圧力は、放射線ケース内の基本光子圧力の小さな乗数にすぎず、また、既知のフォーム材料は、一次からのガンマ線およびX線放射線の吸収効率が本質的に非常に低いことを示しています。生成されたエネルギーの大部分は、放射線ケースの壁または二次の周囲のタンパーによって吸収されます。その吸収されたエネルギーの影響を分析した結果、3番目のメカニズムであるアブレーションが導き出されました。
二次炉の外側ケーシングは「タンパー・プッシャー」と呼ばれます。爆縮型核融合炉におけるタンパーの役割は、反応燃料（非常に高温高密度のプラズマ）の膨張を、燃料が完全に消費され爆発が完了するまで遅らせることです。同じタンパー材は、外部圧力（二次炉の表面積に作用する力）を核融合燃料の塊に伝達する媒体として、プッシャーの役割も果たします。
提案されているタンパープッシャーのアブレーション機構は、熱核融合二次系のタンパープッシャーの外層が一次系のX線束によって極めて高温に加熱され、激しく膨張してアブレーション（飛散）するというものである。運動量は保存されるため、この高速噴出物の塊がタンパープッシャーの残りの部分をものすごい力で内側に押し戻し、核融合燃料と点火プラグを押しつぶす。タンパープッシャーは、核融合燃料を外部の極度の熱から遮断するのに十分な強度で構築されている。そうでなければ、圧縮が損なわれてしまう。
基本的なアブレーション効果の概算は比較的単純です。一次ビームからのエネルギーは、外側の放射ケース内のすべての表面に均等に分配され、各コンポーネントは熱平衡状態に達します。そして、その熱エネルギーの影響が分析されます。エネルギーは主にタンパー/プッシャーの外表面の約1X線光学的厚さの範囲内に蓄積され、その層の温度を計算できます。次に、表面が外側に膨張する速度を計算し、基本的なニュートン運動量保存則から、タンパーの残りの部分が内側に収縮する速度を算出します。
これらの計算のより詳細な形式を Ivy Mike デバイスに適用すると、気化したプッシャーガスの膨張速度は毎秒 290 キロメートル (29 cm/μs) 、総タンパー/プッシャー質量の+ 3/4がアブレーションされた場合の爆縮速度はおそらく毎秒400 km (40 cm/μs)になります。これは最もエネルギー効率の良い割合です。W -80の場合、ガスの膨張速度は約410 km/s (41 cm/μs)、爆縮速度は570 km/s (57 cm/μs)です。アブレーション材料による圧力は、Ivy Mike デバイスでは53億バール(530兆パスカル) 、W-80 デバイスでは640億バール (6.4京パスカル)と計算されています。[ 29 ]
提案された3つのメカニズムを比較すると、次のことがわかる。
計算されたアブレーション圧力は、提案されているより高いプラズマ圧力よりも1桁大きく、計算された放射圧力よりもほぼ2桁大きい。放射ケース壁と二次タンパーへのエネルギー吸収を回避するメカニズムは提案されておらず、アブレーションは明らかに避けられない。
米国国防総省の公式機密解除報告書によると、発泡プラスチック材料は放射線ケースのライナーに使用されているか、または使用される可能性があり、直接プラズマ圧力が低いにもかかわらず、エネルギーが均等に分布し、十分な割合が二次側のタンパー/プッシャーに到達するまでアブレーションを遅らせるのに役立つ可能性がある。[ 34 ]
リチャード・ローズの著書『ダーク・サン』には、アイビー・マイクの鋼鉄製ケーシングの内側の鉛ライナーに、厚さ25ミリメートル（1インチ）のプラスチックフォーム層が銅釘で固定されていたと記されている。ローズは、この爆弾の設計者数名の説明を引用し、外側ケーシングの内側のプラスチックフォーム層はアブレーションを遅らせ、それによって外側ケーシングの反動を抑えるためだと述べている。フォームがなければ、外側ケーシングの内側から金属が大きな衝撃とともにアブレーションし、ケーシングが急速に外側に反動する。ケーシングの目的は、爆発をできるだけ長く閉じ込め、二次段の金属表面のX線アブレーションをできるだけ多く行い、二次段を効率的に圧縮して核融合収量を最大化することにある。プラスチックフォームは密度が低いため、金属よりもアブレーション時の衝撃が小さい。[ 34 ]
武器設計のいくつかのバリエーションが提案されている。
ほとんどの爆弾には、第3段階、つまり前の核融合段階によって圧縮された追加の核融合段階である第3圧縮段階は存在しないようだ。大型爆弾では、最後のウラン層の核分裂が核出力の約半分を占めるが、この用語では「段階」とはみなされない。
米国はレッドウィング作戦中に3段階爆弾を数回爆発させて実験したが、そのような3段階モデル、つまり核分裂段階、続いて核融合段階があり、最後に別の核融合段階を圧縮する爆弾は1つしか実戦配備していないと考えられている。この米国の設計は、重いが効率が非常に高い（つまり、爆弾重量あたりの核兵器出力が高い） 25 Mt（100 PJ）のB41核爆弾である。[ 35 ]ソ連は、 50 Mt（210 PJ ）のツァーリ・ボンバで複数の段階（複数の3次核融合段階を含む）を使用していたと考えられているが、これは本来100 Mt（420 PJ）の用途を想定していた。核分裂性ジャケットは、ツァーリ・ボンバで行われたように、鉛に置き換えることができた。テラー・ウラム設計に基づく構成以外の構成で水素爆弾が製造されたことがあるかどうかは、公には知られていない。これに対する例外として考えられるのは、ソ連の初期のスロイカ設計である。
本質的に、テラー・ウラム構成は少なくとも2回の爆縮の発生に依存している。まず、一次炉内の従来の（化学）爆薬が核分裂性コアを圧縮し、化学爆薬単独で達成できるよりもはるかに強力な核分裂爆発を引き起こす（第1段階）。次に、一次炉の核分裂による放射線が二次核融合段階を圧縮して点火するために使用され、核分裂爆発単独よりもはるかに強力な核融合爆発を引き起こす。この圧縮の連鎖は、任意の数の三次核融合段階で継続できると考えられ、各段階が次の段階でより多くの核融合燃料に点火する[ 36 ]： 192-193 [ 37 ]が、これについては議論がある。最後に、効率的な爆弾（いわゆる中性子爆弾ではない）は、最終的な天然ウランタンパーの核分裂で終わりますが、これは通常、二次または三次段階の核融合反応によって提供される中性子束なしでは達成できません。このような設計は、任意の大きな出力（明らかに望むだけの核融合段階）にスケールアップできると示唆されており、 [ 36 ]： 192-193 [ 37 ]潜在的には「終末兵器」のレベルに達します。しかし、通常、このような兵器は十数メガトンを超えることはなく、これは一般的に、最も強固な実用的な標的（たとえば、シャイアンマウンテン複合施設のような制御施設）を破壊するのに十分であると考えられていました。このような大きな爆弾でさえ、より小さな出力の核バンカーバスター爆弾に置き換えられました。
都市や非強化目標の破壊においては、単一のミサイルペイロードの質量をより小さなMIRV爆弾に分割し、爆発エネルギーを「パンケーキ」状の領域に分散させることで、爆弾エネルギー単位当たりの破壊面積という点で、はるかに効率的になります。これは、巡航ミサイルや爆撃機などのシステムで運搬可能な単一爆弾にも当てはまり、その結果、米国の計画における運用中の弾頭のほとんどは、500キロトン（2,100テラジュール）未満の威力となっています。
リチャード・ローズは、1995年の著書『ダーク・サン：水素爆弾の誕生』の中で、組み立てに携わった科学者や技術者への広範なインタビューから得た情報に基づいて、 「アイビー・マイク」ソーセージ装置の内部構造を詳細に記述している。ローズによれば、二次爆弾の圧縮の実際のメカニズムは、放射圧、発泡プラズマ圧、タンパー・プッシャーアブレーション理論の組み合わせであった。一次爆弾からの放射線がケーシングのポリエチレン発泡ライニングをプラズマに加熱し、それが二次爆弾のプッシャーに再放射し、その表面をアブレーションさせて内側に押し込み、二次爆弾を圧縮し、点火プラグに点火して核融合反応を引き起こす。この原理の一般的な適用性は不明である。[ 24 ]
リップル二次爆弾は、試験された中で最もクリーンな（最大の核融合率）かつ最も高い出力重量比を持つ装置である。これは1962年のドミニク作戦シリーズで試験された。ウラン238タンパーを鉛に置き換えるだけでクリーンになった従来のクリーン爆弾とは異なり、リップルは本質的にクリーンであった。核分裂点火プラグは、より薄い重水素化リチウム殻で囲まれた大きな重水素-三重水素ガスのコアに置き換えられた。小型のキングレット一次爆弾によって駆動される鉛のような高Z材料の薄い同心円状の殻が、コアに持続的な衝撃波を伝播させ、熱核燃焼を維持し、装置の名前の由来となったと考えられている。この設計は、黎明期の慣性閉じ込め核融合の分野に影響を受けた。リップルは極めて効率的でもあり、15 kt/kgの計画が立てられた。アンドロスコギン実験では、概念実証用のリップル設計が採用され、63キロトンの不発に終わった（予測されていた15メガトンを大幅に下回る）。この実験はハウサトニック実験でも繰り返され、9.96メガトンの爆発が発生し、核融合率は99.9%以上だったと報告されている。
非常に軽量ではあったものの、使用されるDTガスの量が多かったため、密度が低く体積の大きい弾頭となった。米国のICBMの中で、これを運搬できるほど幅が広いのはタイタンIIだけであったが、軍はすでにタイタンIIからより小型のミニットマンミサイルへと移行していた。[ 18 ]
1999年、サンノゼ・マーキュリー・ニュースの記者は、トライデントII潜水艦発射弾道ミサイル（ SLBM）に搭載されている小型多弾頭ミサイル（ MIRV）である米国のW88核弾頭は、特殊な形状の放射線保護ケース（その形状から「ピーナッツ」と呼ばれている）の中に、長楕円形の一次弾頭（コードネーム：コモド）と球形の二次弾頭（コードネーム：クルサ）を備えていると報じた。卵形の一次弾頭の利点は、MIRV弾頭は一次弾頭の直径によって制限されるという点にあるようだ。卵形の一次弾頭が適切に機能すれば、MIRV弾頭を大幅に小型化しても、高威力の爆発を起こすことができる。 W88弾頭は、長さ1,750 mm (68.9インチ)、最大直径550 mm (21.8インチ)の物理パッケージで、最大475キロトンのTNT (1,990 TJ)の威力を発揮し、重量は推定で175～360キログラム (386～794ポンド)の範囲である。[ 38 ]弾頭が小型化することで、1つのミサイルに搭載できる弾頭の数が増え、速度や射程などの基本的な飛行特性が向上する。[ 39 ]
より小型の核分裂爆弾によって点火される熱核融合爆弾のアイデアは、1941年9月にコロンビア大学で同僚のエドワード・テラーと話していた際に、エンリコ・フェルミによって初めて提案された。 [ 24 ] : 207これは、後にマンハッタン計画となるものの開始時であった。[ 5 ]テラーは、原子爆弾の研究よりもこの設計を優先し、マンハッタン計画の大部分をこの設計を機能させる方法の解明に費やし、計画の最後の1年間は、この任務に専念した。[ 24 ] : 117,248しかし、第二次世界大戦が終わると、当時スーパーと呼ばれていたものに多くの資源を投入する動機はほとんどなくなった。[ 40 ] : 202 [ 41 ]
1949年8月、ソ連による最初の原子爆弾実験はアメリカ人の予想よりも早く行われ、その後数ヶ月にわたり、アメリカ政府、軍、科学界では、はるかに強力な超核兵器の開発を進めるべきかどうかについて激しい議論が交わされた。[ 42 ]： 1-2この議論は、戦略的、実用的、そして道徳的な問題に及んだ。[ 42 ]： 16ロバート・オッペンハイマー、フェルミ、そして同僚たちは、諮問委員会の報告書 の中で、その使用に伴う民間人の犠牲を警告し、それを「大量虐殺兵器」と特徴づけ、「[熱核兵器の開発]という提案に内在する人類への極めて危険な事態は、いかなる軍事的利点をも完全に上回る」と結論付けた。[ 43 ] こうした反対意見にもかかわらず、1950年1月31日、ハリー・S・トルーマン大統領は、この新兵器の開発を進めることを決定した。[ 40 ]： 212-214
テラーや他の米国の物理学者たちは、実用的な設計を見つけるのに苦労した。[ 42 ] : 91-92テラーの同僚であるスタニスワフ・ウラムは、実用的な核融合設計に向けて最初の重要な概念的飛躍を遂げた。ウラムの2つの革新は、核融合爆弾を実用化するために、極度の加熱の前に熱核燃料を圧縮することが核融合に必要な条件への実用的な道であること、そして核分裂の主成分の外側に別の熱核成分を配置し、何らかの方法で主成分を使って二次成分を圧縮するというアイデアであった。その後、テラーは、アセンブリ全体をホウルラウムまたは放射線ケースで包めば、主成分で生成されたガンマ線とX線放射線が二次成分に十分なエネルギーを伝達し、爆縮と核融合燃焼を成功させることができることに気づいた。[ 5 ]
1951年5月9日のグリーンハウス作戦の「ジョージ」ショットは、基本概念を初めて非常に小規模でテストした。これは、225キロトン（940テラジュール）の総出力のごく一部を占める、核融合エネルギーの最初の成功した（制御されていない）放出として[ 44 ] 、この概念が機能するという期待をほぼ確実なものにした。1952年11月1日、エニウェトク環礁の島で、アイビー作戦のマイクショットでテラー・ウラム構成がフルスケールでテストされ、出力は10.4メガトン（44ペタジュール） （第二次世界大戦中に長崎に投下された原爆の450倍以上）であった。ソーセージと呼ばれるこの装置は、エドワード・テラーからこの任務を与えられたリチャード・ガーウィンによって作られた。[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]彼の関与は秘密にされていたため、2001年まで広く知られていなかった。[ 48 ] この装置は「起爆装置」として特大の核分裂爆弾を使用し、20ショートトン（18トン）の極低温装置で液体状態に保たれた液体重水素を核融合燃料として使用し、総重量は約80ショートトン（73トン）でした。
アイビー・マイクの液体重水素燃料は実用兵器には不向きだったため、次の進歩は代わりに固体重水素化リチウム核融合燃料を使用することだった。1954年に「キャッスル・ブラボー」の発射（この装置はシュリンプというコードネームだった）でこれがテストされ、 15メガトン（63ペタジュール）の威力があり、予想の2.5倍で、米国がこれまでにテストした爆弾の中で最大だった。努力は大陸間弾道ミサイルや潜水艦発射弾道ミサイルに搭載できる小型のテラー・ウラム兵器の開発へと移った。1960年までに、ポラリス弾道ミサイル潜水艦にW47弾頭[ 49 ]が搭載され、メガトン級の弾頭は直径460mm （18インチ） 、重量330キログラム（720ポンド）と小型になった。弾頭の小型化におけるさらなる革新は1970年代半ばまでに達成され、小型MIRVミサイルの先端に10個以上の弾頭を搭載できるテラー・ウラム設計のバージョンが作成された。[ 20 ]
ソ連初の核融合設計は、 1949年にアンドレイ・サハロフとヴィタリー・ギンズブルグによって開発された（ソ連が実用的な核分裂爆弾を開発する以前のこと） 。ロシアの層状ケーキにちなんで「スロイカ」と名付けられ、テラー・ウラム方式ではなかった。この設計では、核分裂性物質とトリチウムを添加した重水素化リチウム核融合燃料を交互に積層していた（これは後にサハロフの「最初のアイデア」と呼ばれるようになった）。核融合は技術的には実現可能であったかもしれないが、「段階式」兵器のようなスケーリング特性はなかった。そのため、このような設計では、爆発力を任意に大きくできる熱核兵器を製造することはできなかった（当時の米国の設計とは異なっていた）。核分裂炉の周囲に巻かれた核融合層は、核分裂エネルギーを中程度にしか増幅できなかった（現代のテラー・ウラム方式では30倍に増幅できる）。さらに、核融合炉全体と核分裂炉心は従来型の爆薬で爆縮する必要があり、そのため必要な化学爆薬の量が大幅に増加した。
最初のスロイカ設計実験であるRDS-6sは1953年に爆発し、 400kt （1,700TJ ）の威力を発揮した。 15％-そのうち20%は核融合によるものであった。メガトン級の結果を得るためにスロイカ設計を使用しようとする試みは実現不可能であることが判明した。1952 年 11 月に米国が「アイビー マイク」熱核兵器を実験し、数メガトン級の爆弾が製造可能であることを証明した後、ソ連は代替設計を模索した。サハロフが回顧録で「第二のアイデア」と呼んだものは、1948 年 11 月にギンズブルグが提案したもので、爆弾に重水素化リチウムを使用し、中性子の照射によってトリチウムと遊離重水素を生成するというものであった。[ 50 ]： 299 1953 年後半、物理学者のヴィクトル・ダヴィデンコが反応の段階化という最初の突破口を開いた。放射線爆縮の次の画期的な発見と開発は、1954年初頭にサハロフとヤコフ・ゼルドビッチによって行われた。ソ連ではテラー＝ウラム設計として知られていたサハロフの「第三のアイデア」は、 1955年11月の「 RDS-37 」実験で1.6メガトン（6.7ペタジュール）の威力で試験された。ソ連は1961年10月、巨大で扱いにくいツァーリ・ボンバを爆発させることで、段階的爆縮の概念の威力を実証した。これは、どの国が開発・実験した核兵器よりも最大規模のものであった。
1954年、アルダーマストンでイギリスの水素爆弾計画が開始され、ウィリアム・ペニー卿がプロジェクトを指揮した。熱核融合爆弾の製造方法に関するイギリスの知識は初歩的なものであり、当時、米国は1946年の原子力エネルギー法のために核知識を交換していなかった。イギリスはマンハッタン計画で米国と緊密に協力していた。ソ連のスパイ活動への懸念から、イギリスの核兵器情報へのアクセスは一時的に米国によって遮断された。完全な協力関係が再確立されたのは、秘密情報やその他の問題の取り扱いに関する協定が署名された後であった。[ 51 ]しかし、イギリスは米国のキャッスル実験を観察することが許可され、キノコ雲の中でサンプリング航空機を使用し、放射線爆縮による二次段階での圧縮の明確かつ直接的な証拠を得た。[ 51 ]これらの困難のため、1955年にアンソニー・イーデン首相は秘密計画に同意し、アルダーマストンの科学者たちが核融合爆弾の開発に失敗したり、大幅に遅れたりした場合は、極めて大型の核分裂爆弾に置き換えることになった。[ 51 ]
1957年にグラップル作戦の実験が行われた。最初の実験であるグリーングラナイトは、試作型の核融合爆弾で、米国やソ連のものと同等の威力は得られず、約300キロトン（1,300テラジュール）しか達成できなかった。2番目の実験であるオレンジヘラルドは、改良型の核分裂爆弾で、720キロトン（3,000テラジュール）の威力を発生させ、史上最大の核分裂爆発となった。当時、ほぼ全員（投下した飛行機のパイロットを含む）が、これは核融合爆弾だと考えていた。この爆弾は1958年に実戦配備された。2番目の試作型核融合爆弾であるパープルグラナイトは3番目の実験で使用されたが、約150キロトン（630テラジュール）しか発生しなかった。[ 51 ]
2回目の実験が予定され、1957年9月に実験が再開された。最初の実験は「…よりシンプルな新しい設計。はるかに強力な起爆装置を備えた2段階熱核爆弾」に基づいていた。この実験グラップルXラウンドCは11月8日に爆発し、約1.8メガトン（7.5ペタジュール）の威力があった。1958年4月28日には、 3メガトン（13ペタジュール）の威力を持つ爆弾が投下された。これは英国で最も強力な実験だった。1958年9月2日と11日に行われた2回の最後の空中爆発実験では、それぞれ約1メガトン（4.2ペタジュール）の威力を持つ小型爆弾が投下された。[ 51 ]
アメリカのオブザーバーはこうした実験に招待されていた。イギリスがメガトン級の核兵器の爆発に成功し（そしてテラー・ウラム設計の「秘密」を実際に理解していることを示した後）、アメリカは核兵器の設計の一部をイギリスと交換することに同意し、1958年の米英相互防衛協定につながった。イギリスは自国設計を続ける代わりに、より小型のアメリカ製Mk 28弾頭の設計を入手し、複製を製造することができた。[ 51 ]
中国は1967年6月17日に「639」というコードネームの本格的な多段階熱核爆弾を爆発させ、3.31 Mt (13.8 PJ)の威力で世界第4位の熱核保有国となった。最初の核分裂兵器の爆発からわずか32か月後のこの成功は、国家初の核実験後の水素爆弾計画としては最速の成功例となっている。中国はそれ以前に、1966年5月に220 kt (920 TJ)の威力を持つ層状ケーキ型（「596L」）のブースト型核分裂兵器を、1966年12月には小型の多段階熱核爆弾（「629」）を実験していた。実験は中国北西部のロプノール核実験場で行われた。 [ 52 ] [ 53 ]
ソ連は1957年から中国の核開発計画を支援していたが、 1959年の中ソ対立により突然支援は終了した。熱核兵器に関しては、中国は重水素化リチウム製造工場と、ソ連の層状ケーキ設計に関する限定的な知識を得ていた。米国やソ連とは異なり、当時、中国はプルトニウムやトリチウムの製造施設を運営していなかった。酒泉のプルトニウム製造炉が稼働したのは1967年で、プルトニウムの分離は1968年9月に始まった。[ 54 ] 1963年、彭煥武率いる中国の科学者たちはこの設計を徹底的に調査したが、他国が保有する水素爆弾としては効率が悪すぎると認識していた。それにもかかわらず、1966年に小型の層状ケーキ型爆弾の設計をテストする計画が立てられ、1967年10月には、1メガトンに達することができる3段階の層状ケーキ型爆弾「658」（英国のバックアップ設計オレンジ・ヘラルド・ラージに類似）がテストされる計画が立てられた。 [ 55 ] 1965年9月と10月には、上海で于敏が主導する理論研究の急速プロジェクトが、デジタルコンピュータと手動計算を使用して実行された。于は層状ケーキ型爆弾に関する一連の講義を行い、その欠点が重水素化リチウムからのトリチウム生成の遅さ、すなわちジェッターサイクルであることに気づいた。これにより、核分裂一次による熱核二次の圧縮のためのテラー・ウラム類似設計が生まれた。1965年12月、この設計が熱核開発の焦点として選ばれた。于は後に、この急速な開発により、1966年5月から始まった10年間の文化大革命中に水素爆弾研究計画が崩壊するのを防ぐことができたと述べている（中国初の有人宇宙計画に起こったような事態を防いだ）。[ 55 ]
1966年の小型層状ケーキ実験は、1966年5月に「596L」（プロジェクト596の最初の原子爆弾だが、重水素化リチウムが追加されている）として実施された。真の2段階熱核設計は、1966年12月に「629」装置として小規模で初めてテストされ、120 kt（500 TJ）のエネルギーを生成した。この成功を受けて、バックアップの「658」層状ケーキ計画の材料を流用することが決定された。文化大革命の熱狂の中で、第九学院は、フランスが1967年に最初の水素爆弾を実験するという彭歓武の予測に熱心に対抗し、推測されていた639実験の日付を10月から7月に変更した。[ 55 ]その後、2段階設計は、1967年6月に「639」装置、別名テストNo.6としてフルスケールでテストされ、 3.31 Mt（13.8 PJ）のエネルギーを生成した。[ 55 ]
中国では、この2段階設計は于敏构型（于敏构型、Yú Mǐn gòu xíng）として知られるようになった。中国政府は、これは多段階熱核兵器設計ではあるが、他の4つの熱核保有国が使用していると想定されるテラー・ウラム設計とは異なり、さらなる小型化が可能であり、この2つを合わせると実現可能な唯一の熱核兵器設計になると主張している。[ 56 ]違いは不明瞭で、中国の設計も核分裂一次からのエネルギーを熱核二次を圧縮するために利用している。ソ連とイギリスの初期の水素爆弾と同様に、二次は球形であり、米国で最初に使用された円筒形の二次とは異なる。[ 55 ]
ウィリアム・ブロードによるニューヨーク・タイムズの記事[ 57 ]は、1995年に、中国の二重スパイとされる人物が、中国がスパイ活動を通じて米国のW88核弾頭の秘密の詳細を知っていたことを示す情報を提供したと報じた[ 58 ]（この捜査は最終的にウェン・ホー・リーの裁判に発展したが、裁判は失敗に終わった）。
1960年の最初の核実験後、フランスは核分裂兵器の開発とミラージュIV爆撃機による運搬能力を最優先事項とした。1966年、ド・ゴールは中国が4番目の熱核保有国になるというプレッシャーを感じ、1968年を最初の水素爆弾実験の期限とした。参加した科学者の一人、ピエール・ビヨーは1965年にフランスの熱核に関する知識について次のように記している。
1948年当時、フランスの科学者たちはアメリカの同僚たちと比べて多くの利点を持っていた。水素爆弾が存在し、実際に作動すること、そしてそれが重水素化リチウム（Li6D）を使用していることを知っていたし、その反応についても理解していた。さらに、1940年代後半には入手できなかったアメリカ製の高性能コンピューターも持っていた。そして、ヨーロッパのNATO基地に配備された核兵器の大きさや重量、威力についても、おおよそ把握していた。こうした情報は、我々が入手できた情報提供や、『アビエーション・ウィーク』や『原子力科学者会報』といった出版物に掲載された記事から得たものだった。
初期の実験では「Li6D [重水素化リチウム] を核分裂性コアに密着させた」ことから、層状ケーキのような設計が示唆された。フランスは1966年から1970年にかけてのフランスの核実験で熱核原理の実験を開始し、 1966年9月の125キロトンのリゲルブースト核分裂ショットから始まった。1967年4月、物理学者のミシェル・カラヨルは、テラー・ウラム設計の中心となる放射線爆縮のアイデアを概説したが、兵器科学者たちはすぐにそれが解決策だと確信したわけではなかった。6月、フランスは中国の3メガトンのプロジェクト639実験に水素爆弾開発競争で敗れた。1967年半ばまでに、中国の科学者たちと同様に、フランスの科学者たちは、メガトン級の成功に不可欠な重水素化リチウム燃料の極めて高い、ほぼ20倍の密度増加を特定したが、カラヨルの正しいテラー・ウラム類似体の実験は、1968年夏に予定されている3つの設計のうちの1つに過ぎなかった。
フランスの水素爆弾開発の道筋は、 10年前にイギリスの水素爆弾開発計画を成功に導いたイギリス人科学者ウィリアム・リチャード・ジョセフ・クックの影響を強く受けていた。フランスとは異なり、イギリス、アメリカ、ソ連は、核実験による放射性降下物を収集し、フランスの熱核兵器開発の遅れなどに関する推論を行うための航空偵察能力を持っていた。1967年9月、クックはロンドンのフランス大使館駐在武官に、熱核兵器開発に関する限定的な情報を提供した。具体的には、現在の設計では成功せず、解決策はもっと単純であるという情報だった。これにより、フランスの科学者たちは、最終的に成功した1968年の熱核実験において、カラヨルの提案のみを特定し、それに基づいて実験を進めることができた。これは、当時アメリカとの関係が緊密であることを理由にイギリスの欧州共同体加盟を阻止していたド・ゴール大統領への働きかけを目的とした、ハロルド・ウィルソン首相の指示によるものと考えられている。しかし、ド・ゴールは1967年11月に再びイギリスの加盟を拒否し、イギリスの拠出金を知ったときには大変ショックを受けた。[ 59 ]
最初のDTブースト弾頭であるMR 41は、1968年7月と8月のカストルとポルックスでの実験でテストされ、前者で450 kt（1,900 TJ）の威力を発揮することに成功した。 [ 60 ]
1968年8月24日にフランス領ポリネシアのファンガタウファ環礁で行われた「カノープス」実験は、フランス初の多段階熱核兵器実験であった。爆弾は気球から高度520メートル（1,710フィート）で爆発した。この実験の結果、大気汚染が深刻化した。[ 61 ]フランスは現在、他の主要核保有国と同等の高度な核兵器を保有していると考えられている。[ 51 ]
フランスと中国は、大気中、水中、宇宙空間での核実験爆発を禁止した1963年の部分的核実験禁止条約に署名も批准もしなかった。1966年から1996年の間に、フランスは190回以上の核実験を行った。[ 61 ]フランスの最後の核実験は1996年1月27日に行われ、その後、同国はポリネシアの実験場を解体した。フランスは同年、包括的核実験禁止条約に署名し、2年以内に条約を批准した。
2015年、フランスは核兵器庫に潜水艦発射弾道ミサイルと戦闘爆撃機で運搬される約300発の弾頭があることを確認した。フランスは4隻のトリオンファン級弾道ミサイル潜水艦を保有している。1隻は深海に配備されているが、合計3隻が常に運用可能でなければならない。3隻の旧型潜水艦には16発のM45ミサイルが搭載されている。最新の潜水艦「ル・テリブル」は2010年に就役し、TN 75熱核弾頭を運搬できるM51ミサイルを搭載している。航空部隊は4つの異なる基地に4個飛行隊が配置されている。合計で、核弾頭を運搬できるミラージュ2000N戦闘機23機とラファール戦闘機20機がある。 [ 62 ] M51.1ミサイルは、2016年からM51.2弾頭に置き換えられる予定であり、M51.2はM51.1よりも射程が3,000キロメートル（1,900マイル）長い。 [ 62 ]
フランスは約60発のTN 80 / TN 81弾頭を搭載した空中発射型ミサイルを保有しており、それぞれの核出力は約300キロトン（1,300テラジュール）である。フランスの核開発計画は、これらの兵器が今後数十年にわたって使用可能となるよう慎重に設計されている。[ 51 ]現在、フランスはプルトニウムや濃縮ウランなどの臨界量物質を意図的に生産していないが、電力供給を依然として原子力に依存しており、239 副産物としてPu 。 [ 63 ]
1998年5月11日、インドはシャクティ作戦（「シャクティI」、ヒンディー語で「シャクティ」は力を意味する）で熱核爆弾を爆発させたと発表した。[ 64 ] [ 65 ]パキスタンの核物理学者サマル・ムバラクマンドは、シャクティIが熱核実験であったとしても、その装置は発射に失敗したと主張した。[ 66 ]しかし、ロスアラモス国立研究所の元所長ハロルド・M・アグニューは、段階的熱核爆弾を爆発させたというインドの主張は信憑性があると述べた。[ 67 ]インドは、ケトラ村が約5キロメートル（3マイル）と近いため、村の家屋が大きな被害を受けないように、熱核装置は45キロトン（190テラジュール）の制御された出力でテストされたと述べている。[ 68 ]もう一つの理由として挙げられたのは、45 kt を大幅に超える出力から放出された放射能が完全に封じ込められていない可能性があるということだった。 [ 68 ]ポクラン II実験後、インド原子力委員会の元委員長であるラジャゴパラ・チダンバラム氏は、インドは任意の出力の熱核爆弾を自由に製造できる能力を持っていると述べた。[ 67 ]インドは、シャクティ-1熱核実験に基づいて、約200 kt (840 TJ)までのさまざまな出力の熱核兵器を製造できると公式に主張している。[ 68 ] [ 69 ]
インドの水素爆弾実験の威力は、インドの科学界と国際的な学者の間で依然として大きな議論の的となっている。[ 70 ]政治化の問題とインドの科学者間の論争が、この問題をさらに複雑にした。[ 71 ] 2009年8月のインタビューで、1998年の実験場準備責任者であるK・サンタナムは、熱核爆発の威力は予想よりも低く、したがってインドは包括的核実験禁止条約への署名を急ぐべきではないと主張した。実験に関与した他のインドの科学者はサンタナムの主張に異議を唱え、[ 72 ]彼の主張は非科学的であると主張した。[ 65 ]英国の地震学者ロジャー・クラークは、マグニチュードは合計で最大60キロトンのTNT（250 TJ）の威力を示唆しており、インドが発表した合計56キロトンのTNT（230 TJ）の威力と一致すると主張した。[ 73 ]米国の地震学者ジャック・エヴァーデンは、発電量を正しく推定するためには、「試験地間の地質学的および地震学的差異を適切に考慮する必要がある」と主張している。[ 68 ]
イスラエルはテラー・ウラム設計の熱核兵器を保有しているとされているが[ 74 ]、核実験を行ったという記録はない。ただし、 1979年のヴェラ事件はイスラエルと南アフリカの共同核実験であった可能性が広く推測されている[ 75 ] [ 76 ]： 271 [ 77 ]： 297-300
エドワード・テラーが約20年間、イスラエルの核兵器全般について助言や指導を行っていたことは周知の事実である。[ 78 ]： 289-293 1964年から1967年の間に、テラーはイスラエルを6回訪問し、テルアビブ大学で理論物理学の一般的なトピックについて講義を行った。[ 79 ]イスラエルの能力についてCIAを納得させるのに1年かかり、最終的に1976年、 CIAのカール・ダケットは、「アメリカ人科学者」（テラー）からイスラエルの核能力に関する信頼できる情報を受け取った後、米国議会で証言した。 [ 77 ]： 297-300 1990年代、テラーは最終的に、1960年代の訪問中にイスラエルが核兵器を保有していると結論付けたというメディアの憶測を認めた。[ 77 ]： 297-300テラーは、この件を米国政府の上層部に伝えた後、「彼ら（イスラエル）はそれを持っている。そして彼らは研究を信じて実験しないほど賢明だった。実験すれば厄介なことになることを彼らは知っているのだ」と述べたと伝えられている。[ 77 ]： 297-300
北朝鮮は2016年1月6日に小型熱核爆弾の実験を行ったと主張した。北朝鮮の最初の3回の核実験（2006年、2009年、2013年）は比較的低出力であり、熱核兵器の設計ではなかったようだ。2013年、韓国国防省は北朝鮮が「水素爆弾」の開発を試みている可能性があり、そのような装置が北朝鮮の次の兵器実験になるかもしれないと推測した。[ 80 ] [ 81 ] 2016年1月、北朝鮮は水素爆弾の実験に成功したと主張したが、[ 82 ]実験時に検出されたのはマグニチュード5.1の地震だけであり、[ 83 ] 2013年の6～9キロトン（25～38テラジュール）の原子爆弾の実験とほぼ同じ規模だった。これらの地震記録は、北朝鮮が水素爆弾を実験したという主張に疑問を投げかけ、非核融合核実験であったことを示唆している。[ 84 ]
2017年9月3日、北朝鮮の国営メディアは、水素爆弾実験が「完全な成功」で実施されたと報じた。米国地質調査所（USGS）によると、爆発はマグニチュード6.3の地震に相当するエネルギーを放出し、北朝鮮がこれまで実施した核実験の10倍の威力があった。[ 85 ]米国の情報機関は、初期評価として、爆発出力の推定値は140キロトン（590テラジュール）であると発表し、[ 86 ]不確実性の範囲は70～280キロトン（290～1,170テラジュール）であった。[ 87 ] 9月12日、NORSARは爆発規模の推定値を6.1に上方修正し、CTBTOの推定値と一致するものの、 USGSの推定値6.3よりは威力が低いとした。爆発出力の推定値は250キロトン（1,000テラジュール）に修正されたが、推定値には不確実性があり、誤差の範囲は公表されていないと指摘した。[ 88 ] [ 89 ] 9月13日、実験場の合成開口レーダー衛星画像の前後比較分析が発表され、実験は900メートル（3,000フィート）の岩盤の下で行われ、その威力は「300キロトンを超えた可能性がある」と示唆された。[ 90 ]
核分裂兵器や核融合兵器に関する詳細な知識は、事実上すべての工業国で、ある程度機密情報とみなされている。米国では、そのような知識は、政府職員や兵器計画に関係のない人物によって作成された場合でも、デフォルトで「制限データ」として分類される可能性がある。作成された時点で自動的に機密とみなされる資料は「ボーンシークレット」と呼ばれ、米国対プログレッシブ社などの訴訟で争われてきた法的原則である。ボーンシークレットの合憲性は、私的な憶測の場合にはめったに援用されない。米国エネルギー省の公式方針は、設計情報の漏洩を認めないことであり、そのような認めは、情報が正確であることを裏付ける可能性がある。過去の少数の事例では、米国政府は、限られた成功しか収めていないものの、報道機関における兵器情報の検閲を試みたことがある。 [ 91 ]ニューヨーク・タイムズによると、物理学者のケネス・W・フォードは、著書『水素爆弾の構築：個人的な歴史』から機密情報を削除するよう求める政府の命令に逆らった。フォードは、既存の情報のみを使用したと主張し、原稿を政府に提出したが、政府は外国がその情報を使用する可能性があるという懸念から、本のセクション全体を削除することを望んでいた。[ 92 ]
テラー・ウラム設計は長年にわたり最高機密の核兵器の一つとみなされており、今日でも機密扱いの「壁の向こう側」から発信された公式出版物で詳細に論じられることはない。米国エネルギー省（DOE）の方針は、情報漏洩が発生した場合でもそれを認めないことであり、それは漏洩したとされる情報の正確性を認めることになるからである。弾頭ケーシングの画像以外、この設計に関する一般に公開されている情報のほとんどは、DOEによる簡潔な声明と少数の個人研究者の研究に限られている。
公式には大量の曖昧なデータが公開されており、元爆弾設計者によって非公式に漏洩された曖昧なデータもさらに多いものの、核兵器設計の詳細に関する公的な説明のほとんどは、ある程度推測、既知の情報からのリバースエンジニアリング、または類似の物理学分野（慣性閉じ込め核融合がその代表例）との比較に依存している。こうしたプロセスにより、核爆弾に関する非機密知識体系が形成されており、これは公式の非機密情報公開や関連する物理学と概ね一致し、内部的にも整合性があると考えられているが、解釈の余地がまだ残っている点もいくつかある。テラー・ウラム設計に関する公的な知識は、主に以下のセクションで概説するいくつかの特定の出来事によって形成されてきた。
1972年、米国政府は「熱核兵器（TN兵器）では、核分裂の『一次』が『二次』と呼ばれる熱核燃料中のTN反応を引き起こすために使用される」と記した文書を機密解除し、1979年には「熱核兵器では、核分裂爆薬からの放射線を封じ込め、エネルギーを伝達して、熱核燃料を含む物理的に分離されたコンポーネントを圧縮して点火するために使用できる」と付け加えた。この後者の文について、米国政府は「この記述のいかなる詳細も機密扱いとなる」と明記した。[原文強調]点火プラグまたは改ざんに関係する可能性のある唯一の情報は、1991年に機密解除された「一部の二次に核分裂性または核分裂可能な物質が存在するという事実。物質は特定されておらず、場所は特定されておらず、用途は特定されておらず、兵器は指定されていない」。 1998年、DOEは「チャネル内に材料が存在する可能性があるという事実と『チャネル充填材』という用語について、詳細な説明はない」という記述を機密解除した。これはポリスチレンフォーム（または類似の物質）を指している可能性がある。[ 93 ]
これらの声明が、上述のモデルの一部または全部を正当化するかどうかは解釈の余地があり、核兵器の技術的詳細に関する米国政府の公式発表は、過去に意図的に曖昧な表現を用いてきた（例：スミス報告書）。初期の核兵器で使用された燃料の種類など、その他の情報は機密解除されているが、正確な技術情報は公開されていない。
テラー・ウラム設計の仕組みに関する現在の考え方のほとんどは、 1979年に米国の反兵器活動家ハワード・モーランドが「水素爆弾の秘密」について書いた雑誌記事をDOEが検閲しようとした後に一般に知られるようになった。1978年、モーランドは、この「最後に残された秘密」を発見して暴露することで軍拡競争に注目が集まり、市民が核兵器の重要性や核の秘密に関する公式声明に疑問を呈する力を得られると考えた。モーランドの兵器の仕組みに関する考え方のほとんどは、入手可能な情報源から集められたもので、彼のアプローチに最も影響を与えた図は『エンサイクロペディア・アメリカーナ』からのものだった。モーランドはまた、ロスアラモス研究所の元科学者（テラーとウラムも含まれるが、どちらも有益な情報は提供しなかった）に（多くの場合非公式に）インタビューし、彼らから有益な回答を引き出すためにさまざまな対人関係戦略を用いた（例えば、「スパークプラグはまだ使っているのか？」といった質問をしたが、後者の用語が具体的に何を指すのかは知らなかった）。[ 94 ]
モーランドは最終的に、「秘密」とは、一次核と二次核が分離されており、一次核からの放射圧によって二次核が圧縮されてから点火されるということだと結論付けた。モーランドの目的に反対する教授の手に渡った後、雑誌『プログレッシブ』に掲載予定だった記事の初期草稿がエネルギー省に送られると、エネルギー省は記事の掲載を差し止めるよう要請し、一時的な差し止め命令を求めた。エネルギー省は、モーランドの情報は（1）機密情報源から得られた可能性が高く、（2）機密情報源から得られたものでないとしても、1954年原子力エネルギー法の「生まれながらの秘密」条項の下で「秘密」情報とみなされ、（3）危険であり、核拡散を助長すると主張した。モーランドと彼の弁護士はすべての点で意見が合わなかったが、裁判官は差し止め命令を出してモーランドらに控訴を認める方が安全だと考えたため、差し止め命令が出された。
さまざまな複雑な事情を経て、DOEの訴訟は次第に勢いを失い始めた。彼らが「秘密」だと主張していたデータの一部が、数年前に学生向けの百科事典に掲載されていたことが明らかになったためだ。別の水素爆弾の憶測家であるチャック・ハンセンが、モーランドとは全く異なる「秘密」についての独自の考えをウィスコンシン州の新聞に掲載した後、DOEはプログレッシブ誌の訴訟は無意味だと主張し、訴訟を取り下げ、同誌が記事を掲載することを許可した。同誌は1979年11月に記事を掲載した。しかし、モーランドはその頃には爆弾の仕組みについての見解を変えており、二次粒子を圧縮するために放射線圧ではなく発泡媒体（ポリスチレン）が使用され、二次粒子には核分裂性物質の点火プラグも含まれていると示唆していた。彼は、控訴審の審理の一部に基づいてこれらの変更を、 1か月後にプログレッシブ誌の短い訂正記事として発表した。[ 95 ] 1981年、モーランドは自身の体験に関する本を出版し、「秘密」についての結論に至るまでの思考の流れを詳細に記述した。[ 94 ] [ 96 ]
モーランドの研究は、少なくとも部分的には正しいと解釈されている。なぜなら、エネルギー省（DOE）がそれを検閲しようとしたからである。これは、DOEが公開された「秘密」資料を認めないという通常の方針を破った数少ない事例の一つである。しかし、その研究にどの程度情報が不足しているか、あるいは誤った情報が含まれているかは、確かなことは分かっていない。他の国々がテラー・ウラム設計の開発に苦労したこと（英国のように、設計を理解していたと思われる場合でも）を考えると、この単純な情報だけで熱核兵器を製造できるとは考えにくい。とはいえ、1979年にモーランドが提唱したアイデアは、テラー・ウラム設計に関する現在のあらゆる憶測の基礎となっている。
1958年2月5日、 B-47による訓練飛行中に、タイビー爆弾としても知られるマーク15核爆弾が、ジョージア州サバンナ近郊のタイビー島沖で失われた。米空軍は、この爆弾は非武装であり、核爆発を起こすのに必要な核分裂性物質は含まれていなかったと主張している。[ 97 ]エネルギー省は、この爆弾はワッサウ湾の海底数フィートの泥の下に埋まっていると考えていた。[ 98 ]
1966年1月17日、スペインのパロマレス上空でB-52GとKC-135ストラトタンカーが衝突し、死者が出た。Mk28型水素爆弾2発の通常爆薬が地面に衝突した際に爆発し、プルトニウムが近隣の農場に飛散した。3発目の爆弾はパロマレス近郊に無傷で着弾したが、4発目は海岸から19キロメートル（12マイル）沖合の地中海に落下し、数か月後に回収された。[ 99 ]
1968年1月21日、クロームドーム作戦の一環として4発のB28FI熱核爆弾を搭載したB-52Gが、グリーンランドのチューレ空軍基地への緊急着陸を試みる際にノーススター湾の氷上に墜落した。[ 100 ]その結果発生した火災により広範囲にわたる放射能汚染が発生した。[ 101 ]清掃作業に携わった人員は3発の爆弾の残骸をすべて回収することができず、1発は回収されなかった。[ 102 ]
しかし、確かに水素爆弾、つまり我々が呼ぶところの2段階熱核兵器は、ロシアの兵器庫と同様に、米国の兵器庫の主要な部分である。
カーンは
…「これらの爆発はどれも熱核爆発ではなく、我々は研究を行っており、要請があれば核融合実験を行うことができる…」と述べた。「これらのブースト装置は、熱核爆弾への途中段階のようなものだ。熱核反応の要素を利用しており、実質的にはより強力な原子爆弾である」ムニール・アフマド・カーン
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)骨の折れる清掃作業の後、国防総省は搭載されていた4つの兵器すべてが「破壊された」と発表した。しかし、BBCが米国の情報公開法に基づいて入手した文書によると、技術的にはこれは正しいものの（爆弾はどれも完全な状態では残っていなかった）、兵器の1つは回収されなかったことが明らかになった。